智能化汽车衡称重管理系统的应用和研究

刘伟

【摘  要】智能称重系统集成了强大的财务、采购报表、销售报表、称重数据、质检数据、结算等功能，不仅能够远程查询过磅单信息，而且能够查询地磅自动抓拍图像、库存状态、中控室生产实时动态视频监控。

【关键词】智能化;无人值守;汽车衡;称重

引言

传统的汽车衡称重系统为单机工作模式，仅具备了电子称重计量的基本功能，即称重、打印，没有联网，不能实现信息共享，导致工作效率低、准确率不高。特别是在一些危化品行业，整个业务流程中大量的人工干预，引发称重车辆排队、拥堵、人员滞留，给企业带来安全和经营方面的隐患。本文在充分考虑企业原有汽车衡称重系统利旧的基础上，提出了一种智能化无人值守汽车衡称重系统，能够为企业提供高效、安全的称重业务场景，从而进一步提升企业的自动化、信息化、智能化应用水平，提高效率，降低成本。

1.概述

1.1系统组成

本系统以高效管理、精准计量、信息共享和个性设计为整体目标，主要由智能化称重管理平台、交通指示子系统、车辆引导子系统、红外检测子系统、视频监控子系统、语音广播子系统、车牌识别子系统组成，实现从车辆进入到离开的全过程视频监控和流程管控，并通过采集汽车衡的称重状态和数据，实现各子系统的联动和业务流的闭环管理，全程无人工干预。

1.2业务场景

本系统计量方式设计为单向模式，上秤方向设置红绿灯。绿灯状态时表示汽车衡正常，车辆可以上秤，如果有车计量或者秤体维护时，红绿灯为红色。下秤方向设置道闸，计量完成后，道闸可通过程序自动或者司磅员手动抬起，引导车辆下秤。在汽车衡的前后分别设置红外对射光电开关，防止称重过程的车辆压边或跟车。在需要提醒司机的情况下通过语音广播系统进行相应语音提醒。本系统的业务流程中，采用了车牌识别系统实现车号的自动识别，在提高效率的同时更能够防止作弊以及人为操作带来的错误，减少经济损失。秤体前后设置两台摄像机，计量过程通过硬盘录像机实时录像，并在计量取数时，自动抓拍车辆的前后车牌图片。用户计量发生异议时，可以通过图片和录像进行追溯。本系统设计为单向计量，但在特殊情况下，可通过授权和设置打开下秤方向道闸，也可以实现应急情况下的双向计量要求。

2.视频联动地磅称重智能识别原理

2.1车牌识别

车牌识别主要包括车牌定位与字符识别2个阶段。在车牌定位阶段，综合应用2种定位方式对车牌进行初步定位检测，然后使用CNN模型对检测到的候选车牌进行判断;在字符识别阶段，将分割出的字符输入到设计好的CNN模型中进行训练，得到的输出结果即为识别的车牌字符。

常见的车牌定位法有边缘检测定位法、颜色定位法、文字定位法。边缘检测定位法适用于非车牌区域垂直边缘较少的情况;颜色定位法适用于车身及背景中无蓝色和黄色干扰的情况;文字定位法在弱光条件下定位效果优于其他2种方法。針对煤矿常用运输车辆背景颜色较为复杂的情况，系统综合采用边缘检测定位法和文字定位法。

车牌定位算法步骤：①对待识别图像进行高斯滤波，去除噪声;②对滤波后的图像进行灰度化处理，为边缘检测做准备;③使用Sobel算子检测图像中的垂直边缘;④将Sobel算子生成的灰度图像转换为二值图像;⑤采用形态学闭操作将车牌字母连接成一个连通域，便于取轮廓;⑥截取各连通域轮廓，便于形成最小外接矩形;⑦根据车牌尺寸排除不可能是车牌的矩形;⑧通过角度判断进一步排除一部分车牌矩形;⑨旋转候选车牌矩形，使其水平;瑏瑠归一化候选车牌矩形。

2.2多特征匹配

为防止车辆驶出时偷换车牌，采用车头多特征抽取匹配方法，对没有车牌建档的车辆进行关联识别。具体步骤：①利用车牌识别得到的车牌宽度和高度计算车头区域，将车头区域均分成10个子块;②对车头图像进行归一化、锐化边缘和去除噪声等预处理;③计算每个子块的HSV（Hue，Saturation，Value，色调、饱和度、亮度）颜色空间，得到每个子块的颜色直方图;④计算每个子块若干关键点的纹理特征;⑤比对当前车头的特征序列和车辆档案中对应车牌号的车头特征序列，如果二者协方差距离小于0.3，则该车没有套牌，反之为套牌车辆。

2.3视频与称重联动

在车牌识别的同时，称重仪对完全上磅的车辆进行称重，并将采集的数据传输至数据库。系统直接读取称重仪数据，读取数据时可设置读取条件，如当称重仪数据超过16t（可根据现场情况调整）后，系统认为有车上磅，允许记录数据（作为车辆皮重参考值），在一段时间内自动比较，记录最大值作为装车总重，存入数据库。称重数据通过RS232通信端口在联网情况下直接送达数据库，并通过服务器软件完成汇总和记录，这样避免人为干预，确保了数据的真实性。

3.系统软硬件设计

3.1硬件系统设计

（1）交通指示系统。交通指示系统安装于现场汽车衡旁边，提示驾驶员汽车衡状态。主要参数为DC12V电源、LED、红绿两色和IP54防护等级。

（2）车辆引导系统。车辆引导系统主要通过对闸杆的升降控制来引导称重车辆的上秤或下秤。智能化称重平台作为整个系统的控制中枢，根据汽车衡称重状态、红绿灯、红外检测等信号，发出指令给车辆引导系统来控制闸杆升降。在汽车衡的前端和后端分别安装一个闸杆，闸杆由电动机通过减速机驱动，主要技术指标为AC220V/50Hz电源、闸杆升/降时间≤6秒和300W功率。

（3）红外检测防作弊系统。电子汽车衡红外检测防作弊系统主要由定位开关和室内控制柜组成。每台汽车衡分别在出口和入口处安装1对定位开关，定位开关为开关量常闭输出。当车辆上秤时，系统根据定位开关的信号判断车辆是否在可称重位置内，智能化称重平台收到指令后，决定车辆是否可以开始称重。如果车辆不在可称重位置，称重系统无法进入称重流程，系统不会记录称重数据和打印磅单。

3.2软件系统设计

（1）称重计量模块。计算机与汽车衡控制器通过串口连接，主要读取汽车衡的工作状态和称重数据。控制器的通信设置为串行口COM1、波特率1200、7位偶校验、校验和禁止、连续输出方式。称重计量模块主要功能包括皮重计量、毛重计量、净重计量、二次计量、报表、磅单打印等。

（2）用户与权限管理模块。用户管理主要用于磅房对本地司磅员信息进行编辑维护，可新建司磅员并为其设置权限或删除无效用户数据。用户账户除用于控制司磅员登录系统进行业务操作外，还将在各个业务操作过程中记录当前操作用户，便于业务数据的跟踪、监管。

4.结语

无人地磅是对传统人工过磅的一次重大的改进，相对于原来的人工过磅不仅节省了时间、人力同时效率也有了质的飞跃，对公司的全面发展也起到了至关重要的作用，我相信无人过磅以后的发展会更加的完善，效率会有更大的提升，各个工厂以及相关搅拌站、矿山等都会陆续引进无人过磅系统，这是必然的趋势。

参考文献

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